Modeling, analysis, control, and optimization of multilevel STATCOM based on cascaded two-level inverter

Other Title(s)

نمذجة و تحليل و التحكم الأمثل بالمعوض المتزامن الثابت متعدد المستويات المعتمد على العاكس ذو المستويات الفولتية المتعددة

Dissertant

Ratrut, Saddam Ali

Thesis advisor

al-Majali, Husayn Diyab

University

Princess Sumaya University for Technology

Faculty

King Abdullah II Faculty of Engineering

Department

Department of Electrical Engineering

University Country

Jordan

Degree

Master

Degree Date

2018

Arabic Abstract

يقدم هذا العمل تصميصا مبتكرا لمتحكم غير خطي يتحكم في المعوض الثابت متعدد المستويات.

تمت دراسة استقرايرة النظام باستخدام نظرية لايبنوف لاستقرارية الانظمة الغير خطية ومن ثم تصميم متحكم غير خطي يتحكم في تبادل كل من الطاقة الفعالة والغير فعالة بين النظام الكهربائي والمعوض الثابت.

المتحكم الغير خطي المقترح يستطيع تشغيل النظام في حالة يكون فيها المعوض الثابت يعمل عمل مكثف وفي حالة يعمل عمل محث بحيث يعوض اويمتص القدرة الغير فيعالة في النظام الكهربائي.

ايضا يستطيع المتحكم المقترح شحن المكثفات في جهة التيار الثابت اللازمة لتشغيل المعوض الثابت متعدد المستويات والحفاظ على قيمة فولتية محددة لها عن طريق التحكم في الطاقة الفعالة المتبادلة بين النظام الكهربائي والمعوض الثابت.

تم عمل دراسة لايجاد أفضل قيمة لفولتية كل من المكثف الاول والمكثف الثاني للعاكس ذوالمستويات الفولتية المتعددة المستخدم في المعوض المتزامن.

المتحكم المقترح قلل عدد المعاملات الواجب ضبطها لثلاث معاملات مقارنة بثماني معاملات للمتحكم الخطي الموجود في الدراسات السابقة.

تم عمل محاكاة للنظام لدراسة اداء المتحكم المقترح باستخدام برنامج (Matlab Simulink)، وتم دراسة واختبار اداء النظام في الظروف المستقرة والحالات العابرة.

English Abstract

A novel nonlinear controller for the multilevel Static Synchronous Compensator (STATCOM) based on cascaded two level inverter is presented in this work.

Stability analysis for the nonlinear system is conducted using the Lyapunov’s theorem.

Then, the nonlinear controller is derived using the Lyapunov’s direct method.

The proposed controller controls the reactive power exchanged between the STATCOM and the grid.

Also, the controller is able to operate the STATCOM in both capacitive and inductive modes.

At the same time, the controller also control the active power exchanged between the STATCOM and the grid, in order to charge and regulate the two DC link capacitors voltages, without the need for any external circuits.

The optimization study was conducted using Jaya algorithm, in order to find the optimum value of the two DC capacitors' voltages.

The proposed Lyapunov based nonlinear controller, reduces the number of parameters needed to be tuned to three parameters, rather than eight, when conventional linear PI controller for the CTLI multilevel STATCOM is used.

Simulation studies are carried out using Matlab/Simulink to verify the proposed Lyapunov based nonlinear controller, while the controller performance is investigated in steady state conditions.

Moreover, the systems' behavior is tested in transient conditions, such as, change in the reactive power demand and grid voltage variation.

Main Subjects

Electronic engineering

Topics

• Electromotive force

No. of Pages

98

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-833123